DE4229609A1

DE4229609A1 - Abdichtung zwischen zwei ineinandersteckbaren Teilen

Info

Publication number: DE4229609A1
Application number: DE4229609A
Authority: DE
Inventors: Wieland Neumann; Helmut Mehl
Original assignee: Forsheda Stefa GmbH
Current assignee: Forsheda Stefa GmbH
Priority date: 1992-09-04
Filing date: 1992-09-04
Publication date: 1994-03-10
Anticipated expiration: 2012-09-05
Also published as: US5599028A; JPH06193783A; EP0588053B1; AU670610B2; NO933122L; NO933122D0; EP0588053A2; NO307150B1; EP0588053A3; AU4604093A; DE4229609C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abdichtung zwischen zwei ineinandersteckbaren Teilen, insbesondere Rohre, vornehmlich aus Beton.

Ineinandersteckbare Teile, beispielsweise Betonrohre nach DIN 4032 und 4035, werden im allgemeinen mit Dichtungen aus Elastomeren abgedichtet, welche als Rollringe oder als Gleitdichtungen ausgebildet sein können. Bei letzteren ist bekannt (DE-OS 29 00 437), einen Dichtring zum Abdichten des Zwischenraums zwischen zwei im wesentlichen konzentrischen Dichtoberflächen zu verwenden, der aus zwei Dichtabschnitten besteht, von denen jeder eine Gleitoberfläche hat, wobei die Dichtabschnitte sich an den Gleitoberflächen berühren und so ausgebildet sind, daß sie beim Einführen der einen der Dichtoberflächen in die andere Dichtoberfläche im wesentlichen am gleichen Ort bleiben, an einer Dichtoberfläche anliegen und aneinander entlang der Gleitoberflächen gleiten. Der Dichtring kann mit einem Schmierstrich oder Gleitmittel versehen sein. Nachteilig an dieser Ausführungsform des Dichtrings ist der Umstand, daß das Gleitmittel mit der Zeit austrocknet oder verhärtet, womit der Dichtring nicht mehr wirkungsvoll auf dem zugeordneten Betonfertigteil gleiten kann. Hier schafft die europäische Patentanmeldung EP 0 343 677 Abhilfe, indem sie eine Abdichtung zwischen zwei ineinandersteckbaren Betonfertigteilen vorschlägt, bei der eine Dichtung an einem Betonfertigteil befestigt ist, die mit einer Auskleidung am benachbarten Betonfertigteil zusammenarbeitet, wobei die Auskleidung aus einem mit Schmiermittel gefüllten, plattgedrückten Schlauch oder einer Folienfalte oder einer einfachen Folie besteht und die Auskleidung auch erst bei der Montage der Betonfertigteile auf dem Gegenstück aufgebracht werden kann.

Die Dichtfunktion einer Dichtung, beispielsweise eine Dichtung gemäß des europäischen Patents EP 0 343 677, wird maßgeblich von ihrer Rückstellkraft beeinflußt. Bei geringer Rückstellkraft, d. h. bei geringem Verformungswiderstand der Dichtung, besteht die Gefahr der Undichtigkeit, wogegen bei zu hohem Verformungswiderstand die Montage erschwert wird und es gegebenenfalls zu Rohrbrüchen im Bereich der Glockenmuffe kommen kann. Zudem treten bei Fertigbetonbauteilen gewisse Fertigungstoleranzen auf, die unterschiedliche Spaltbreiten von ineinandergeschobenen, rohrförmigen Teilen bedingen, so daß es wünschenswert ist, Dichtungen zur Verfügung zu haben, die die verschiedenen Spaltbreiten bei einer gleichbleibenden Rückstellkraft abdichten.

Bei anderen Anwendungen besteht der Wunsch, Spaltbreite der Rohrverbindung und Rückstellkraft der Dichtung passend aufeinander einstellen zu können.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Abdichtung zwischen Teilen zu schaffen, bei der die Dichtfunktion individuell beeinflußt werden kann.

Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst und durch die weiteren Merkmale der Unteransprüche ausgestaltet und weiterentwickelt.

Kurz gesagt, enthält die erfindungsgemäße Abdichtung eine Preßdichtung aus einem keilförmigen Elastomerkörper und einem Einknüpfteil, welches am oder im Elastomerkörper verankert ist.

Bekanntermaßen wird die Dichtfunktion einer Dichtung von der Rückstellkraft des komprimierten Elastomers beeinflußt. Ganz allgemein ist die Rückstellkraft eines Elastomers eine Funktion der durch die Kompression gegenüber dem unkomprimierten Zustand verursachten relativen Formänderung w/wo (wo = Höhe des Dichtelements im unkomprimierten, unbelasteten Zustand, w = Höhe des Dichtelements im komprimierten, belasteten Zustand) und der Härte H des Materials, die wiederum über den Vernetzungsgrad n eines Elastomers eingestellt werden kann. Es gilt somit

F_Rück = f(w/wo, H(n)) (1).

Prinzipiell gibt es somit mehrere Möglichkeiten, die Dichtfunktion einer Elastomerdichtung zu beeinflussen, durch eine Variation der relativen Längenänderung unter Kompression, der Härte des Elastomers oder einer Kombination aus beiden Möglichkeiten.

Von der ersten Möglichkeit macht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung Gebrauch, bei der das Einknüpfteil aus einem Haltebereich und einem Gleitmantel besteht, wobei der Haltebereich in dem entsprechend gestalteten Aufnahmeraum des Elastomerkörpers verankert wird und der Gleitmantel über die Gleitfläche des Elastomerkörpers gestülpt wird. Durch die Auswahl der Wandstärke und der Materialien für den Gleitmantel ist es unter anderem möglich, die Gesamthöhe der Dichtung zu variieren, damit ihre relative Längenänderung nach einem Ineinanderschieben der Betonrohre und somit ihre Rückstellkraft bzw. Dichtigkeit zu beeinflussen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß die Materialeigenschafen des Einknüpfteils variiert werden und das Einknüpfteil vorzugsweise sich in Einschubrichtung der Betonfertigteile über etwa die Hälfte der Abmessung des Elastomerkörpers in Einschubrichtung erstreckt und eine Auflagefläche für eine Elastomerwalkmasse besitzt, die in einem Bereich zwischen der Gleitfläche und dem Keilstumpfende angeordnet ist. Durch die Änderung der Materialeigenschaften des Einknüpfteils ist es möglich, die Gesamthärte und damit die Rückstellkraft der Dichtung und somit ihre Dichtigkeit gemäß Gleichung 1 zu beeinflussen.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen in Ausführungsbeispielen beschrieben werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Rohrstrang im Bereich der ersten Ausführungsform der Abdichtung,

Fig. 2, 3 Ausführungsformen eines Dichtelementes mit einem Elastomerkörper und einem Einknüpfteil,

Fig. 4 ein Dichtelement mit einem Elastomerkörper und einem übergestülpten Einknüpfteil,

Fig. 5, 6 Dichtelemente mit einem Elastomerkörper und einem Gleitmantel in Rohrverbindungen mit unterschiedlichen Einbaustufen,

Fig. 7, 8 Einknüpfteile unterschiedlicher Wandstärke bei gleicher Rückstellkraft,

Fig. 9, 10 eine Dichtung mit unterschiedlichen Einknüpfteilen bei gleichen Kompressionswegen,

Fig. 11, 12 Ausführungsformen eines Elastomerkörpers mit einer Elastomerwalkmasse und einem Einknüpfteil,

Fig. 13 Elastomerkörper mit einer Elastomerwalkmasse und einem Einknüpfteil sowie einem Aufnahmeraum für Gleitmittel und

Fig. 14 Kombination eines Elastomerkörpers mit einem Aufnahmeraum mit bogenförmiger Auflagefläche und einem Gleitmantel.

In Fig. 1 sind das Glockenmuffenende 1 und das Spitzende 2 zweier benachbarter, ineinandersteckbarer Betonrohre dargestellt, die durch einen Ringspalt 3 voneinander getrennt sind. Im Bereich dieses Ringspaltes 3 ist am Spitzende 2 eine Dichtung 5 vorgesehen. Die Dichtung 5 sitzt in einer ringförmigen Aussparung 6 des Spitzendes 2, hinter der ein Sattel 7 angeordnet ist. Sinn dieser Konstruktion ist es, daß im montierten Zustand bei sehr hohen radialen Kräften die Glockenmuffe 1 am Sattel 7 aufliegt, womit weiteres Zusammenpressen der Dichtung 5 und damit deren Zerstörung vermieden wird.

Eine erste Ausführungsform der Dichtung 5 zeigen Fig. 2 und 4. Die ringförmige Dichtung 5 setzt sich zusammen aus einem ringförmigen Elastomerkörper 10 und einem Einknüpfteil 20.

Der Elastomerkörper 10 ist im Querschnitt keilförmig und weist ein Keilspitzende 11, ein Keilstumpfende 12, eine Aufliegefläche 13 sowie eine Gleitfläche 14 auf, wobei das Keilspitzende 11 in Einschubrichtung des Betonfertigteils 2 vorne angeordnet ist und das Keilstumpfende 12 eine Einführöffnung 15 in einen Aufnahme- und Verankerungsraum 16 besitzt. Der Verankerungsraum 16 kann, im axialen Querschnitt gesehen, pfeilförmig ausgebildet sein, um zwei Schultern 17 zu bilden. Das Einknüpfteil 20 besteht aus einem Gleitmantel 22 und einem Anker oder Haltebereich 21, mit dem es im Aufnahmeraum 16 des Elastomerkörpers 10 verankert wird. Der Gleitmantel 22 kann als Schlauch ausgebildet sein. Das Innere 23 des Schlauches ist mit einem Schmiermittel 24 vorzugsweise niedriger Viskosität gefüllt, so daß die radial äußere Wandung 26 des Schlauches und die radial innere Wandung 27 des Schlauches leicht gegeneinander verschoben werden können. Der Gleitmantel 22 kann auch als einfache Krempe ausgebildet sein (Fig. 1).

Das Einknüpfteil 20 kann insgesamt aus einem Profilstrang hergestellt sein, möglich wäre aber auch, den Haltebereich 21 an den schlauchförmigen Gleitmantel 22 anzuvulkanisieren.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform des Verankerungsraums 16 im Elastomerkörper und des Ankers oder Haltebereichs 21 des Einknüpfteils 20 gezeigt. An die Stelle eines dreiecksförmigen Verankerungsraums 16 tritt ein im Querschnitt runder Verankerungsraum 16 und ein hierzu korrespondierender Haltebereich 21 des Einknüpfteils. Der Anker 21 des Einknüpfteils ist daher im Querschnitt als runde Verdickung ausgebildet.

Im Anwendungsfall wird der Gleitmantel 22 über die Gleitfläche 14 des Elastomerkörpers 6, wie in Fig. 1 und 4 dargestellt, gestülpt, wobei ein Teil im unkomprimierten Zustand über das Keilspitzende 11 hinausragt.

Verschiebt man die Betonfertigteile 1, 2 ineinander, so nimmt die Umlaufkante 8 des Glockenmuffenendes 1 die radial äußere Wandung 26 des übergestülpten Schlauches 22 mit sich, wie durch Vergleich der Fig. 1 mit Fig. 5, 6 festgestellt werden kann. Der gesamte Schlauch verschiebt sich in Richtung des Sattels 7 und gleitet dabei über die Gleitfläche 14 des Elastomerkörpers 10, welcher niemals auf rauhem Beton schabt. Durch das Gleiten der radial äußeren Wandung 26 des Schlauches an der radial inneren Wandung 27 schiebt sich der Schlauch weg von den Keilspitzenden 11 auf den Sattel 7 und sorgt hier für eine Auskleidung, die gegen Betonabrieb wirkt.

Die Fertigung der Dichtung aus separaten Teilen, die miteinander fest verbunden werden können, erlaubt es, Paarungen von Betonfertigteilen mit verschieden großen Einschublängen l, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, bei Verwendung ein und desselben Elastomerkörpers 10 abzudichten. Es wird ein Satz verschiedener Einknüpfteile 20 mit langen und kurzen, dickeren und dünneren Gleitmänteln 22 bereitgestellt. Auch die Dicke des Ankers oder Haltebereichs 21 kann in gewissen Grenzen variiert werden. Schließlich kann auch der Härtegrad des verwendeten Materials des Einknüpfteils für eine größere oder kleinere Zusammenpreßbarkeit der Dichtung 5 ausgewählt werden. Die unterschiedlichen Kombinationen ermöglichen es auch, Betonfertigteilserien, bei denen es zu einer Trendabweichung bei der Größe des abzudichtenden Spaltes gekommen ist, mit passenden Dichtungen zu versehen.

Durch das Überstülpen des Gleitmantels über die keilförmig zulaufende Aufliegefläche auf dem Elastomerkörper kann mit einer Veränderung der Dicke der Wandung des Gleitmantels somit die Gesamthöhe des aus Elastomerkörper 10 und Einknüpfteil 20 zusammengesetzten Dichtungselements im unkomprimierten Zustand variiert werden. Dadurch ist es zum einen möglich, wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt, bei gleicher Rückstellkraft F_R und damit Dichtfunktion des Gesamtdichtelementes verschieden große Ringspalte gleich gut abzudichten. So ist die Wandstärke der beiden Gleitmäntel in Fig. 7 und 8 verschieden und damit ihre Dicke wo im unkomprimierten Zustand unterschiedlich. Da die Größe der Rückstellkraft von der relativen Dickenänderung abhängt, werden die Dichtungen wie in Fig. 7 und 8 gezeigt bei gleicher Rückstellkraft F_R(1) und F_R(2) im komprimierten Zustand unterschiedliche absolute Dicken w₁₁, w₂₁ und w₁₂, w₂₂ aufweisen; d. h. unterschiedliche Spaltbreiten können bei gleichbleibender Rückstellkraft abgedichtet werden.

Zum anderen ist es möglich, bei gleichbleibender Spaltbreite B, wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt, die Rückstellkraft durch die Wahl des Gleitmantels zu beeinflussen. Für den Gleitmantel mit der größeren Wandstärke der inneren und äußeren Wandung (Fig. 10a) ergibt sich nach Kompression (Fig. 10b) eine wesentlich höhere Rückstellkraft als für einen aus demselben Material gefertigten Gleitmantel bei geringer Wandstärke (Fig. 9b).

Fig. 11 bis 13 zeigen eine zweite Gruppe von variationsfähigen Dichtungen 5 mit einem Elastomerkörper 30 und einem Einknüpfteil 40, wobei die Rückstellkraft der Dichtung 5 durch Verwendung unterschiedlicher Dicken und/oder Materialhärten für das Einknüpfteil beeinflußt wird.

Der Elastomerkörper 30 weist wiederum ein Keilspitzende 31, ein Keilstumpfende 32, eine Aufliegefläche 33 und eine Gleitfläche 34 auf, wobei am Keilstumpfende 32 eine Einführungsöffnung 35 in einem Aufnahmeraum 36 vorgesehen ist. In dem Aufnahmeraum 36 ist eine Schulter 37 vorgesehen, die der Befestigung des Einknüpfteils 40 dient. Zwischen dem Aufnahmeraum 36 und der Gleitfläche 34 erstreckt sich ein ringförmiger Lappen 38, der eine Elastomerwalkmasse enthält.

Das Einknüpfteil 40 enthält eine sattelförmige Auflagefläche 41 mit einer ansteigenden Fläche 42 und gegebenenfalls einer abfallenden Fläche 43. Das Einknüpfteil 40 weist noch eine Abstützfläche 44 auf, die mit der Schulter 37 zusammenarbeitet, um das Einknüpfteil 40 daran zu hindern, aus dem Aufnahmeraum 36 herauszurutschen. In der Ausführungsform nach Fig. 11 sind die Flächen 37/44 nahe der Einführungsöffnung 35 angeordnet, während in der Ausführungsform nach Fig. 12 diese Flächen nahe der Mitte der Dichtung angeordnet sind.

Beim Zusammenstecken der Betonfertigteile trifft die Umlaufkante 8 der Glockenmuffe auf die Gleitfläche 34, preßt die Walkmasse 38 etwas zusammen und verlagert diese in der Zeichnung nach rechts, was insgesamt einem Walkvorgang gleichkommt. Die dabei auftretenden Kräfte hängen stark von der Form und der Nachgiebigkeit des Einknüpfteils 40 ab. Um den Zusammenbau zu erleichtern, ist es erwünscht, daß die Kräfte beim Ineinanderstecken der Betonfertigteile nicht zu groß sind; deshalb die sattelförmige Ausbildung der Fläche 41. Dies bringt es mit sich, daß das Ineinanderfügen zunächst leicht von sich geht; erst wenn die Umlaufkante 8 in axialer Richtung über den Bereich 42 wandert, werden größere Kräfte benötigt, die dann aber auch zur Erzeugung des erwünscht hohen Anpreßdrucks der Dichtung führen.

Um die Einschubkräfte beim Zusammenfügen zweier Betonfertigteile zu reduzieren, ist es vorteilhaft, den Spalt zwischen Walkmasse 38 und Auflagefläche 41 zu schmieren. Hierzu kann in einer Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 13 dargestellt ist, im Aufnahmeraum 36 eine Gleitmitteltasche 39 vorgesehen sein, die als ringförmiger Kanal ausgebildet ist, der vor dem Einlegen des Einlegeteils mit einem Schmiermittel gefüllt wird. Wird durch das Zusammenschieben der beiden Betonfertigteile die Dichtung komprimiert, so verursacht dies ein Auspressen des Schmiermittels aus der Gleitmitteltasche 39 zum Keilstumpfende 32 des Elastomerteils 30 hin, wobei die Auflagefläche 41 der Elastomerwalkmasse 38 geschmiert wird.

Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform, bei der am Einknüpfteil 40 einen Gleitmantel 22 befestigt ist (z. B. durch Ankleben), wobei sich die anhand der Fig. 1 bis 8 aufgezeigten Möglichkeiten ergeben.

Die vorliegende Erfindung stellt somit eine Dichtung für Betonfertigteile zur Verfügung, bei der auf einfache Weise eine Anpassung an unterschiedlich ausgebildete Verbindungsteile, die beispielsweise in der Einschubtiefe oder der Spaltbreite variieren, bei unveränderter Dichtfunktion möglich ist. Dies wird dadurch erreicht, daß im Gegensatz zu den bisher bekannten Dichtelementen das erfindungsgemäße Dichtelement nicht einstückig ausgebildet ist, sondern aus zwei Teilen, einem Elastomerkörper und einem Einknüpfteil, zusammengesetzt wird. Für das Einknüpfteil sind verschiedene Ausführungsformen vorgesehen, die sich in ihren Abmessungen und Materialzusammensetzungen unterscheiden, so daß sich nach Zusammensetzung der Dichtung für das gesamte Dichtungselement unterschiedliche Kompressionswege aufgrund der unterschiedlichen Abmessungen oder Materialzusammensetzung ergeben, so daß die Rückstellkraft und damit die Dichtigkeit der gesamten Dichtung, die aus Einknüpfteil und Elastomerkörper zusammengesetzt ist, den Verbindungsteilen angepaßt werden kann.

Claims

1. Abdichtung zwischen zwei zusammensteckbaren Teilen, insbesondere Rohre, vornehmlich aus Beton, mit einer Dichtung, die gekennzeichnet ist durch:

a) einen Elastomerkörper (10; 30), der im Querschnitt keilförmig ist und ein Keilspitzende (11; 31), ein Keilstumpfende (12; 32), eine Aufliegefläche (13; 33) sowie eine Gleitfläche (14; 34) aufweist, wobei das Keilspitzende (11; 31) in Einschubrichtung der Teile (1, 2) vorne angeordnet ist und das Keilstumpfende (12; 32) ein Einführungsöffnung (15; 35) in einen Aufnahmeraum (16; 36) aufweist;
b) ein Einknüpfteil (20; 40), welches das Maß der Zusammenpressung des Elastomerkörpers (10; 30) und die im Verlauf der Einschubbewegung der Teile auftretenden Kräfte beeinflußt und im Aufnahmeraum (16; 36) verankert ist.

2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einknüpfteil (20) einen Anker (21) und einen Gleitmantel (22) aufweist, wobei der Anker (21) in dem entsprechend gestalteten Aufnahmeraum (16) des Elastomerkörpers (10) zu befestigen ist und der Gleitmantel (22) über die Gleitfläche (14) des Elastomerkörpers zu stülpen ist.

3. Abdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitmantel (22) als Schmiermittel-gefüllter Schlauch ausgebildet ist.

4. Abdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitmantel (22) als Krempe ausgebildet ist.

5. Abdichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Satz von Einknüpfteilen (20) mit unterschiedlichen Gleitmänteln (22) vorgesehen ist, um unterschiedliche Einschubtiefen (l) und Spaltweiten (w) der Betonfertigteile zu überbrücken.

6. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einknüpfteil (40) sich in Einschubrichtung der Teile (1, 2) über etwa die Hälfte der Abmessung des Elastomerkörpers (30) in Einschubrichtung erstreckt und eine Auflagefläche (41) für eine Elastomerwalkmasse (38) aufweist, die in einem Bereich zwischen der Gleitfläche (34) und dem Keilstumpfende (32) angeordnet ist.

7. Abdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (41) der Elastomerwalkmasse (38) einen in Einschubrichtung der Teile (1, 2) ansteigenden Bereich (42) aufweist.

8. Abdichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verankerung des Einknüpfteils (40) der Aufnahmeraum (36) eine Schulter (37) aufweist.

9. Abdichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter (37) nahe des Keilstumpfendes (32) angeordnet ist, wobei die Einführungsöffnung (35) radial von außen in den Aufnahmeraum (30) - bei einem ringförmigen Elastomerkörper - hineinführt.

10. Abdichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter (37) in einem mittleren Bereich des Elastomerkörpers (30) - diesen gesehen im Querschnitt - angeordnet ist, wobei das Einknüpfteil (40) an korrespondierender Stelle einen Verankerungsbereich aufweist.

11. Abdichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeraum (36) einen Gleitmittelbereich (39) aufweist, aus dem heraus sich Gleitmittel zwischen Elastomerwalkmasse (38) und Einknüpfteil (40) ausbreitet, wenn die Teile (1, 2) mit zwischengefügter Dichtung (5) zusammengesteckt werden.

12. Abdichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Einknüpfteile (40) unterschiedlicher Abmessung und/oder Härte vorgesehen sind, um unterschiedliche Spaltweiten zwischen den Teilen (1, 2) zu überbrücken bzw. die Gesamthärte und den Kompressionsgrad der Dichtung zu beeinflussen.